При сернокислотном выщелачивании молибденитового концентрата получается труднофильтруемая пульпа черного цвета, плотность которой равна 1,36-1,40, состав, г/л: молибденаобщ. – 23,7; молибдена окисленного – 22,85; общая кислотность – 179,9; HNO3 – 86,4; H2SO4
– 170-175. Продолжительность процесса фильтрации составляет 4-9 ч.
Успех работы молибденового производства во многом определяется эффективностью процесса фильтрации на стадии выщелачивания. Процесс фильтрации получаемой пульпы осложняется наличием в ней грубодисперсных примесей (взвешенных частиц) и гелей, а также образованием молибденовой кислоты, которая осаждается на поверхности частиц молибденита и затрудняет доступ выщелачивающего агента. Наличие в исходном концентрате силикатов и сульфидов железа также отрицательно сказывается на процессе фильтрации, т.к. они увеличивают переход в раствор кремнезема и железа в виде трудно отделяемых гелей.
Частицы пульпы, полученной после сернокислотного выщелачивания молибденита, являются носителями коллоидных свойств, при пептизации таких частиц процесс сгущения сильно затрудняется. Под пептизацией понимают распад агрегатов частиц в результате адсорбции на поверхности частиц одного и того же знака. В результате этого частицы приобретают одноименные заряды и, отталкиваясь, остаются во взвешенном состоянии и не оседают [1].
Для ускорения процесса осаждения и фильтрации систему нужно дестабилизировать, укрупнить частицы в агломераты (хлопья) [2], что достигается использованием флокулянтов. При флокуляции повышается прочность хлопьев, ускоряется процесс их образования. Флокулы обладают значительной рыхлостью и фильтруемостью – в отличие от компактных коагулянтов, формирующихся при коагуляции [3]. В ранее проведенных исследованиях приводились данные о искусственной коагуляции и стабилизации коллоидных частиц в процессе азотнокислотного выщелачивания MoS2. Вместе с тем, имеются более эффективные флокулянты. Мы предлагаем использовать для данного процесса порошкообразные флокулянты марки Praestol германо-российско- казахстанского производства в виду их большой эффективности, экономичности и легкой доступности.
Поэтому целью исследований является:
- изучение возможности применения флокулянтов марки Praestol (Pr) для осаждения молибденовой кислоты из азотнокислых пульп;
- выявление наиболее эффективных из них, а также определение оптимальной концентрации флокулянтов для данного процесса;
- исследование механизма воздействия флокулянтов.
Полученная сернокислая молибденсодержащая пульпа имеет общую кислотность 179,9 г/л или рН (-0,5). При данных значениях рН эффективны неионогенные, катионные и слабоанионные Pr. Нами для этой пульпы исследовалось влияние Pr марок 644, 854, 2500, 2505, 2510.
СН2 СН
С О
NН2
Неионогенный (1) Pr представляет собой технически чистый полиакриламид. В водном растворе они показывают нейтральное, т.е. неионогенное поведение.
ч
СН2 СН
С О
NН2 А
СН2 СН
С О
О Na+ В
n
акриламида с возрастающими долями акрилата, придающим полимерам в водном растворе отрицательные заряды и тем самым анионноактивный характер. Катионные
(3) являются сополимерами акриламида с возрастающими долями катионных сополимеров. Внесенные ими в полимер катионные группы обладают в водном растворе положительными зарядами.
СН2 СН
СН2 СН
С О R Cl-
NН2
СН2
А
N+ СН2
СН2 В n
При введении в азотно-сернокислую молибденсодержащую пульпу флокулянтов марки Pr сразу наблюдается укрупнение флокул и хорошее осветление. Результаты исследований представлены в табл. 1. Видно, что некоторые флокулянты при определенных концентрациях не влияют на фильтрацию, характер осадка и чистоту фильтрата.
|
N. oruaia |
Mapxa Pr |
Oõseo Pr, m |
Koiin. Pr, • « |
Bpeix oepeuem. |
u nepeueumaainix, o6/mmi |
O6mo ocajp i, m |
|
Oxpacxa
|
|
26 |
644 |
5 |
0,1 |
1 u |
120 |
14 (5cii) |
Ocanos uenzuit (nemytíxasm) |
Pacmop caeruo- menrsi8, c Menxaxrn uacmuwn, aa HO8e]2XIfOcTH •I8cTIII(t•I a Bene aaro•iex |
|
27 |
644 |
10 |
0,1 |
1 xixn |
120 |
18 (5 inn) |
|
Pacraop caeruee, xo a o6seue ecrã xleasxaíii9iie •iacviiqut |
|
28 |
644 |
15 |
0,1 |
30 cex |
120 |
20-22
|
Ocajtoz pzzxm›dt, xpynzzuu« xxozi:ssua, neotyftxauz |
Paciaop npoapamndí c me iomas ovTeHKOM, B O6mMe |
|
29 |
644 |
20 |
0,1 |
30 cex |
120 |
22
|
|
Pacruop npospa•imdí KBK BO,IjII, B o6se ie
|
|
46 |
854 |
5+ |
0,05 |
1 MHH +ÍMHH |
400 |
(4 MHH) |
O6paaoaamics xnortsa cpewiero pasoepa O ox iisiie su cu |
|
|
+2 |
0,05 |
30 cex |
400 |
18 i i |
Arlioxlepam ocgma yaenamizaiowa |
Pacruop 6uegeo- |
||
|
47 |
644 |
5 |
0,05 |
15 ceE |
400 |
21r (4*mx) (12 ichi) |
Pacmop npoapamn& c uerxo8 uyrsio |
|
|
48 |
611 |
5 |
0,05 |
400 |
20 (5 MHII) 19 (21 san) |
Ocenaer miozeimo |
Pacmop npospa•irrsiE, c nereoA iayrsio, ua noaepxiiocrn iieõomiiiaa intensa |
|
|
49 |
2500 |
5 |
0,05 |
400 |
22 (5 MHH) 20 (10 MHH) |
Pacrnop npoapa•iiiaiIt c aerxo8 xiyrsio |
Из данных табл. 2 видно, что некоторые флокулянты при определенных концентрациях ухудшают скорость фильтрации. В частности, Pr 644 при концентрациях 2,0, 0,8, 0,2 мг/дм3; Pr 650 и Pr 2510 при концентрациях 0,8 мг/дм3. Поэтому применение этих флокулянтов при данной концентрации не желательно.
По предварительно полученным результатам и литературным данным [6] для сернокислой пульпы выбраны слабоанионные и слабокатионные Pr марки, т.е. Pr 644, 854, 2500, 2505, 2510. Концентрация флокулянтов в предварительных тестах составляла 2,0 мг/дм3 пульпы. Результаты исследований представлены в табл. 2.
Таблица 2. Влияние марки Pr на осветление пульпы после сернокислотного выщелачивания
|
Марка флокулянта |
Высота осв. слоя за время τ, сек |
Характеристика ВС после отстаивания |
|||
|
300 |
600 |
900 |
1200 |
||
|
Pr 644 |
– |
– |
– |
– |
Осветления нет |
|
Pr 854 |
– |
– |
– |
– |
–//– |
|
Pr 2500 |
4,6 |
9,6 |
11,4 |
12,2 |
Раствор чистый |
|
Pr 2505 |
0,8 |
5,2 |
9,5 |
10,5 |
–//– |
|
Pr 2510 |
1,8 |
3,2 |
8,8 |
11,0 |
–//– |
Из табл. 2 следует, что эффективно использование марок Pr 2500, 2510, 2505.
При изучении действия Pr 2500, 2505, 2510 на осветление пульпы после сернокислотного выщелачивания концентрация флокулянтов варьировалась от 1,0 до 4,0 мг/дм3 пульпы. Данные исследований приведены в табл. 3. Необходимо отметить, что кислотность и содержание металла после применения флокулянтов не изменялась.
Проследим изменение высоты осветленного слоя пульпы в первые моменты (20 мин) воздействия разных флокулянтов при разной их концентрации. Рассмотрим действие каждого флокулянта отдельно.
Из рис. 1 следует, что при концентрации флокулянта 1,0 мг/дм3 осветления не происходит.
При увеличении концентрации до 1,5-2,5 мг/дм3 осветление пульпы происходит на 55, 53, 48% соответственно. Наибольшая скорость осветления наблюдается в первые 10 мин (50%), затем идет лишь уплотнение осадка. При дальнейшем увеличении концентрации флокулянта до 3-4 мг/дм3 наблюдается ухудшение процесса осветления. За 20 мин отстаивания пульпа осветляется лишь на 24 и 27% соответственно. По-видимому, происходит стабилизация суспензии. Оптимальный расход Pr 2500 1,5-2,5 мг/дм3.
Концентрация флокулянта, мг/дм3: ■ – 1; ▲ – 1,5; Δ – 2; *– 2,5; ♦ – 3; ● – 4. Рис.1. Изменение высоты осветленного слоя пульпы сернокислотного выщелачивания после применения Pr 2500 различной концентрации.
Таблица 3. Влияние флокулянтов на осветление пульпы после сернокислотного выщелачивания
|
Марка флокулянта |
Конц. флокулянта, мг/дм3 |
Высота осветленного слоя за время τ, сек |
Хар-ка ВС |
Скорость ф-ции, мл/с |
Скорость осв., см/м |
||||
|
180 |
300 |
600 |
900 |
1200 |
|||||
|
Без |
0 |
– |
– |
– |
– |
– |
102,2 г/л |
0,28 |
– |
|
Pr 2505 |
0,5 |
хлопья образуются, осв. Нет |
осв. нет |
0,28 |
– |
||||
|
1,0 |
– |
– |
– |
– |
0,6 |
осв. нет |
0,30 |
0,03 |
|
|
1,5 |
– |
5,0 |
10,0 |
12,0 |
12,6 |
чистый |
0,29 |
0,63 |
|
|
2,0 |
– |
4,6 |
9,6 |
11,4 |
12,2 |
чистый |
0,29 |
0,61 |
|
|
2,5 |
– |
4,0 |
9,0 |
10,4 |
11,0 |
чистый |
0,28 |
0,55 |
|
|
3,0 |
– |
1,2 |
2,0 |
3,6 |
5,6 |
чистый |
0,28 |
0,28 |
|
|
4,0 |
– |
1,6 |
3,2 |
4,8 |
6,2 |
чистый |
0,28 |
0,31 |
|
|
Pr 2510 |
1,0 |
– |
– |
– |
– |
– |
осв. нет |
0,29 |
– |
|
1,5 |
– |
1,0 |
1,5 |
2,5 |
3,5 |
чистый |
0,28 |
0,18 |
|
|
2,0 |
– |
1,8 |
3,2 |
8,8 |
11,0 |
чистый |
0,28 |
0,55 |
|
|
2,5 |
– |
2,9 |
4,5 |
9,9 |
11,5 |
чистый |
0,28 |
0,58 |
|
|
3,0 |
– |
1,8 |
3,2 |
4,8 |
6,2 |
чистый |
0,28 |
0,31 |
|
|
4,0 |
– |
1,8 |
3,0 |
4,6 |
5,6 |
чистый |
0,28 |
0,28 |
|
|
Pr 2505 |
1,0 |
– |
– |
– |
– |
– |
осв. нет |
0,29 |
– |
|
1,5 |
– |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,5 |
чистый |
0,29 |
0,03 |
|
|
2,0 |
– |
0,8 |
5,2 |
9,5 |
10,5 |
чистый |
0,29 |
0,53 |
|
|
2,5 |
– |
1,6 |
5,5 |
10,0 |
11,0 |
чистый |
0,29 |
0,55 |
|
|
3,0 |
– |
0,8 |
2,0 |
3,8 |
5,5 |
чистый |
0,28 |
0,39 |
|
|
4,0 |
– |
0,6 |
1,8 |
3,6 |
5,2 |
чистый |
0,28 |
0,35 |
|
Действие Pr 2505 немного отличается от Pr 2500. Из данных рис. 1 следует, что при малых концентрациях флокулянта (1,0-1,5 мг/дм3) осветления не происходит. При увеличении концентрации до 2,0-2,5 мг/дм3 действие флокулянта улучшается, осветление происходит на 46- 48%. Однако, в отличие от Pr 2500 в первые 10 мин скорость осветления мала (25%), т.е. при использовании Pr 2500 можно сократить время отстаивания. При увеличении концентрации Pr 2505 до 3-4 мг/дм3 осветление ухудшается. Таким образом, оптимальный расход Pr 2505 2,0-2,5 мг/дм3.
Действие Pr 2510 аналогично действию Pr 2505, т.е. при малых концентрациях (1,0-1,5 мг/дм3) осветления пульпы не происходит. Оптимальный расход Pr 2510 2,0-2,5 мг/дм3, так как при данных концентрациях происходит наилучшее осветление пульпы (рис. 2).
Сравним действие флокулянтов между собой. Для этого рассмотрим зависимость скорости осветления от концентрации флокулянтов (рис. 3).
Концентрация флокулянта, мг/дм3:
- – 1; ▲ – 1,5; Δ – 2; *– 2,5; ♦ – 3; ● – 4.
Рис. 1. Изменение высоты осветленного слоя пульпы сернокислотного выщелачивания после применения Pr 2505 различной концентрации
Концентрация флокулянта, мг/дм3:
- – 1; ▲ – 1,5; Δ – 2; *– 2,5; ♦ – 3; ● – 4.
Рис. 2. Изменение высоты осветленного слоя пульпы сернокислотного выщелачивания после применения Pr 2510 различной концентрации
Концентрация флокулянта, мг/дм3: 
– Pr 2500; ■ – Pr 2505; ▲ – Pr 2510.
Рис. 3. Зависимость скорости осветления пульпы сернокислотного выщелачивания от концентрации флокулянта
Из данных рис.3 следует, что наибольшая скорость осветления наблюдается при использовании Pr 2500 с концентрацией 1,5 мг/дм3.
Действие Pr 2505 и Pr 2510 радикально не отличаются от Pr 2500. При их использовании скорость осветления также достаточно высока, однако расход этих флокулянтов немного выше (2,0-2,5 мг/дм3), чем Pr 2500.
Таким образом, для сгущения пульпы после сернокислотного выщелачивания наилучшим флокулянтом является Pr 2500 с концентрацией 1,5-2,5 мг/дм3. Возможно также использование флокулянтов Pr 2505 и Pr 2510 с концентрацией 2,0-2,5 мг/дм3.
ЛИТЕРАТУРА
- Милованов Л.В. Очистка сточных вод предприятий цветной металлургии. – М.: Металлургия, 1971. – с.102.
- Краюхина Т.А., Чурбанов И.Н. Химия воды и микробиология. – М.: Стройиздат, 1983. – с. 132.
- Браун А.А., Тесленко А.Я. Флокулянты в биотехнологии. – Л. Химия, 1990. – с. 158.
- Фридриксберг Д.А. Курс коллоидной химии. – Л. Химия, 1990. – 158 с.
- Жуков И.Н. Коллоидная химия: В2. – Л. Изд-во ЛГУ, 1949. – ч. 1. – с. 234.
- Фишер В. От А до Я. Что надо знать для разделения твердой и жидкой фаз: Учеб. пособие для лаб. работ. – Крефельд.: Фирма «Shtockhausen», 1996. – с. 15